CN101035583A - 在麻醉期间从病人呼出的气体中除去二氧化碳和一氧化碳 - Google Patents

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Abstract

一种用分子筛在麻醉期间从病人呼出的气体中除去二氧化碳和一氧化碳的方法和系统。该系统尤其适用于使用各种卤代醚吸入麻醉剂进行的麻醉。呼出的气体用非活性干燥剂干燥除去水分，从能除0.3微米以上微粒的过滤器通过，从含能除去二氧化碳和一氧化碳的天然或合成分子筛的床层通过，然后返回呼吸环路以便回输给病人。

Description

在麻醉期间从病人呼出的气体中除去二氧化碳和一氧化碳
相关申请的交叉参考
申请人要求基于2004年4月5日提交标题为“在麻醉期间从病人呼出的气体中除去二氧化碳和一氧化碳”的美国临时申请第60/559,659的优先权，此申请内容被引用作为参考。
发明背景
如七氟烷、异氟烷、恩氟烷、地氟烷和氟烷的卤代醚在世界范围广泛用作吸入型麻醉剂。这些麻醉剂通常在封闭或半封闭的麻醉环路中使用，其中，病人呼出的含麻醉剂的气体全部或一部分被再吸入。这种麻醉环路中，必须除去病人呼出的二氧化碳(CO2)，防止其累积而引起病人缺氧。目前从这些系统中除去CO2普遍采用的方法是，使呼出的气体通过碱金属碱的床，首先将CO2转变为碳酸，然后结合为碱金属碳酸盐。然而，所有卤代醚在强碱存在下都发生一定程度的降解，这导致形成不希望的副产物，其中包括一氧化碳、甲酸盐，在采用七氟烷的情况下会形成的两种烯烃化合物：五氟异丙基氟甲基醚(PIFE，C4H2F6O)，也称作化合物A，和五氟甲氧基异丙基氟甲基醚(PMFE，C5H6F6O)，也称作化合物B。已知化合物A在大鼠中表现出肾毒性。此外，已知目前使用的碱性物质不能有效除去一氧化碳，部分一氧化碳是内源性的，是血红蛋白化合物在哺乳动物循环系统中自然分解产生的。
发明概述
本发明使用分子筛去除CO2和CO，主要是通过将这些化合物机械性、选择性封闭(sequestering)在分子筛的微孔结构内而不引起卤代醚降解。这些分子筛可采用已知方法原位再生，如变压脱附(pressure swing desorption)、真空变压脱附、或两者的结合，或变温脱附。本发明的另一个特征是能够进行热空气清洗，籍此对分子筛床进行巴氏消毒，除去可能透过微滤器的各种致病微生物。
据估计，全球80％的常规麻醉手术过程使用卤代醚麻醉剂，或单独使用或与其它药物组合使用。
本发明的益处如下：
增加病人的安全性—通过消除卤代醚的降解产物，尤其改善了长期或频繁麻醉的病人的安全性。从麻醉环路除去内生的一氧化碳也提高了病人的安全性。
经济性—七氟烷在这方面尤其突出。化合物A的毒性危险很高，在美国必须以高流速使用该麻醉剂，气体流速在5-6升/分钟范围，因为这样可以减少在碱金属碱吸收剂存在下与醚的接触时间。七氟烷成本约为$200/250ml，与之相比，异氟烷成本约为$35/250ml。由于在儿科和某些成人情况需要低流速麻醉，即约1升/分钟，由此可望将七氟烷麻醉剂用量减少为约70％。
结合附图阅读详细说明后，本发明前述的其它优点和特征将是显而易见的。
附图简述
图1所示是本发明系统和方法的示意图；
图2所示是图1系统中热空气清洗方面的热空气源的示意图；
图3所示是本发明系统和方法的流程图。
发明详述
本发明提供将分子筛用于在麻醉期间从病人呼出的气体中除去二氧化碳和一氧化碳的方法和系统。该系统和方法对使用各种卤代醚吸入麻醉剂的麻醉特别适用。呼出的气体用非活性干燥剂进行干燥以除去水分，通过能除去3微米以上颗粒的过滤器，通过能除去二氧化碳和一氧化碳的天然或合成分子筛床，然后返回呼吸环路，再回输给病人。
图1的关键点
图1示出本发明的系统，该系统具有以下部件：
A，B，C含能从混合气流选择除去二氧化碳和一氧化碳的分子筛的合适容器，也标为30，32和34。分子筛型号例如A3、A4、X13。分子筛粒料的例子是沸石和碳纤维。优选的分子筛形式是一定直径的小球，这样能使通过该分子筛床的气流阻力最小。但是，也可以采用蜂窝体结构的分子筛。
虽然在图1的说明性地显示了三个分子筛床的，如果需要还可以采用更多的分子筛床。如果需要进行原位再生，床的最少数量为2，即一个床进行再生，同时另一个床对病人呼出的气体进行处理。
1，2，3这些是常关电磁阀，用于气体从分子筛床至麻醉机的放行和截止。
4，5，6这些是常关电磁阀，用于气体从分子筛床流出至现场真空源的放行或截止。
7，8，9这些是常关电磁阀，用于病人呼出的气体至分子筛床的放行或截止。
10，11，12这些是常关电磁阀，用于热空气至分子筛床内的放行或截止。
13加压热空气源(参见图2)
14控制系统，监测和控制系统的工作顺序(参见图3)。控制系统14控制阀1-12的打开和关闭，以及其他事项。
15含干燥剂的在线元件，能从呼出的气流中除去水蒸汽，干燥剂例如含活性指示剂的硅胶。
16HEPA过滤器—高效微滤器，从干燥后呼出气流中除去颗粒(包括微生物)。
17这是常开电磁阀，在电源故障或系统流动阻塞情况下将系统引向旁路。
图2的关键点
图1系统的加压热空气源13具有以下部件：
21这是一个标准的两级调节器，将手术室常规压缩空气管线压力(90psig)降至与吸附剂系统压力等级相一致的低压。
22含干燥剂的在线元件，能从呼出的气流中除去水蒸汽，干燥剂例如含活性指示剂的硅胶。
23这是一个含电阻型电元件的在线加热装置，连接到“控制系统”(CONTROL SYSTEM)，并受其控制(参见图1 14)。
24这是一个连接到“控制系统”(CONTROL SYSTEM)的温度传感器(参见图1 14)，向“控制系统”(CONTROL SYSTEM)提供过程输入，使其能够控制加热装置。
对本申请有用的分子筛分类为A3、A4、A5、A7和X13。这些数字表示以埃为单位的孔径。图1中所示的过滤器称作HEPA过滤器。HEPA表示高效颗粒截止(High Efficiency Particulate Arrestance)，是一个标准术语。真正的HEPA过滤器能滤除99.97％的大于0.3微米的微粒，这些微粒比细菌、孢子、霉菌、酵母等还小。
由图3的流程图说明图1和图2系统的操作。标为42、44、46、48和50的操作与由图1部件10、11、12和13以及图2部件所示的热空气清洗特征相关。如标为44的操作所示，当分子筛床30、32和34在麻醉环路中工作时，不进行热空气清洗操作。
图3中标为60、62和64的操作的功能是使图1的系统在麻醉环路处于工作状态。麻醉环路包括病人、图1的系统以及麻醉机。标为70、72、74、76和78的操作与床A(也标为30)相关，该床从病人呼出的气体中除去CO2和CO，将处理后的气体返回麻醉机。操作70分别打开7和1所示的进口阀和出口阀，与麻醉环路中的床A相连。阀4关闭。操作74确保床A处于定时的操作中，只在感测到病人呼出的气体流速增加时进行该操作。床A工作期间，操作80和82分别关闭进口和出口阀9和3的使床C(也标为34)原位再生，并打开阀6，使床C与真空与连通，按已知方式进行真空变压脱附。
床A的工作时间由操作76决定，这样，在由操作78来感测和指示的操作周期的终点，床B(也标为32)启动。具体地说，标为90、92、94和96的操作与床B相关，床B工作时从病人呼出的气体中除去CO2和CO，将处理后的气体返回麻醉机。操作90分别打开进口和出口阀8和2，与麻醉环路中的床B相连。阀5关闭。在床B工作期间，操作100和102通过分别关闭进口和出口阀7和1使床A进行原位再生，并打开阀4，使床A与真空连通，按已知方式进行真空变压脱附。
床B的工作时间由操作94决定，因此，在操作96来感测和指示的操作周期的终点，床C(也标为34)启动。具体地说，标为110、112、114和116的操作与床C相关，C工作时从病人呼出的气体中除去CO2和CO，将处理后的气体返回麻醉机。操作110分别打开进口和出口阀9和3，与麻醉环路中的床C相连。阀6关闭。在床C工作期间，操作120和122通过分别关闭进口和出口阀8和2，使床B进行原位再生，并打开阀5，使床B与真空连通，按已知方式进行真空变压脱附。
床C的工作时间由操作114决定，因此，在操作116来感测和指示的操作周期的终点，床A启动。继续前面所述的操作顺序，在麻醉机持续操作期间，上述顺次操作连续并重复进行。分别由操作76、94和114床所设定的床A、B和C的运行时间可根据各床在需要按照本领域技术人员公知的方式进行再生之前的可运行时间来决定。
涉及麻醉剂降解的参考文献如下：
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虽然详细描述了本发明的实施方式，但为说明目的，不构成限制。

Claims (30)

1.一种在麻醉期间从患者呼出的气体中除去二氧化碳和一氧化碳的系统，该系统包括：
a)具有进口和出口的分子筛床，该床中包含选择性地将二氧化碳和一氧化碳机械性封闭在分子筛的结构内而不使麻醉气体降解的物质；
b)将被麻醉患者呼出的气体送至分子筛床进口的装置；
c)将处理后的气体从分子筛床出口送至麻醉机的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，将气体送至分子筛床进口的装置包括用于从气体中除去水蒸汽的干燥器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，将气体送至分子筛床进口的装置包括用于从气体除去颗粒物质的过滤器。
4.如权利要求1所述的系统，该系统还包括操作性连接到分子筛床进口向分子筛床提供热清洗空气的装置。
5.如权利要求1所述的系统，该系统还包括将真空源操作性连接到分子筛床出口用于再生该分子筛床的装置。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，分子筛床中包含的物质对卤代麻醉剂是非降解性的。
7.如权利要求1所述的系统，该系统还包括：
a)一个或多个其他分子筛床，各自具有进口和出口并含有选择性地将二氧化碳和一氧化碳机械性封闭在分子筛结构内而不会引起麻醉气体降解的物质；
b)将被麻醉患者呼出的气体送至所述其他分子筛床的进口的装置；
c)将处理后的气体从分子筛床出口送至麻醉机的装置；
d)用于控制分子筛床的循环运作的控制装置，所述控制装置操作性连接到用于将气体送至分子筛床进口的装置，并操作性连接于将处理后的气体送至分子筛床出口的装置。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，用于将气体送至分子筛床进口的装置包括用于从气体除去水蒸汽的干燥器。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，用于将处理后的气体送至分子筛床出口的装置包括用于从气体除去颗粒物的过滤器。
10.如权利要求7所述的系统，该系统还包括操作性连接到分子筛床进口用于向分子筛床提供热清洗空气的装置。
11.如权利要求7所述的系统，该系统还包括可操作性连接到所述控制装置从而将真空源选择性连接到分子筛床的出口以便再生该分子筛床的装置。
12.如权利要求7所述的系统，其特征在于，分子筛床中包含的物质对卤代醚麻醉剂是非降解性的。
13.一种在麻醉期间从患者呼出的气体中除去二氧化碳和一氧化碳的方法，该方法包括以下步骤：
a)提供具有进口和出口的分子筛床，该分子筛床含有选择性将二氧化碳和一氧化碳机械性封闭在分子筛结构内而不引起麻醉气体降解的物质；
b)将被麻醉患者呼出的气体送至分子筛床进口；
c)将处理后的气体从分子筛床出口送至麻醉机。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将气体送至分子筛床进口的步骤包括干燥气体从中除去水蒸汽。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将气体送至分子筛床进口的步骤包括过滤气体从中除去颗粒物质。
16.如权利要求13所述的方法，该方法还包括向分子筛床提供热清洗空气。
17.如权利要求13所述的方法，该方法还包括将真空源连接到分子筛床出口用于再生该分子筛床。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分子筛床中包含的物质对卤代醚麻醉剂是非降解性的。
19.如权利要求13所述的方法，该方法还包括以下步骤：
a)提供一个或多个其他分子筛床，各自具有进口和出口并含有选择性地将二氧化碳和一氧化碳机械性封闭在分子筛结构内而不引起麻醉气体降解的物质；
b)将被麻醉患者呼出的气体送至分子筛床进口；
c)将处理后的气体从分子筛床出口送至麻醉机；
d)控制分子筛床循环运作。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，将气体送至分子筛床进口的步骤包括对气体进行干燥以从中除去水蒸汽。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，将气体送至分子筛床进口的步骤包括过滤气体从中除去颗粒物。
22.如权利要求19所述的方法，该方法还包括向分子筛床提供热清洗空气。
23.如权利要求19所述的方法，该方法还包括选择性地将真空源连接到分子筛床的出口以再生分子筛床。
24.如权利要求19所述的方法，其特征在于，分子筛床中包含的物质对卤代醚麻醉剂是非降解性的。
25.一种在麻醉期间患者呼出的气体除去二氧化碳和一氧化碳的系统，该系统包括：
a)多个分子筛床，各床具有进口和出口并包含选择性地将二氧化碳和一氧化碳机械性隔离在分子筛的结构内而不引起麻醉气体降解的物质；
b)将被麻醉患者呼出的气体送至分子筛床进口的装置；
c)将处理后的气体从分子筛床出口送至麻醉机的装置；
d)用于控制分子筛床循环运作的控制装置，所述控制装置操作性连接于将气体送至分子筛床进口的装置，并可操作性连接于将处理后的气体送至分子筛床出口的装置。
26.如权利要求25所述的系统，该系统还包括操作性连接到所述控制装置和分子筛床进口用于向分子筛床提供热清洗空气的装置。
27.如权利要求25所述的系统，该系统还包括操作性连接于所述控制装置从而选择性地将真空源连接到分子筛床的出口以便再生分子筛床的装置。
28.一种在麻醉期间从患者呼出的气体中除去二氧化碳和一氧化碳的方法，该方法包括以下步骤：
a)提供多个分子筛床，各分子筛床具有进口和出口的并含有选择性地将二氧化碳和一氧化碳机械性封闭在分子筛结构内而不引起麻醉气体降解的物质；
b)将被麻醉患者呼出的气体送至分子筛床进口；
c)将处理后的气体从分子筛床出口送至麻醉机；
d)按实现分子筛床循环运作的方式控制分子筛床的气体输入和输出。
29.如权利要求28所述的方法，该方法还包括选择性地将真空源连接到分子筛床出口以便再生分子筛床。
30.如权利要求28所述的方法，该方法还包括向分子筛床提供热清洗空气。
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